Komplexný sprievodca návrhom a konfiguráciou rezidenčných fotovoltaických systémov na uskladnenie energie

Rezidenčný fotovoltaický (FV) systém skladovania energie pozostáva predovšetkým z FV modulov, batérií na skladovanie energie, invertorov, meracích zariadení a systémov riadenia monitorovania. Jeho cieľom je dosiahnuť energetickú sebestačnosť, znížiť náklady na energiu, znížiť emisie uhlíka a zlepšiť spoľahlivosť napájania. Konfigurácia rezidenčného FV systému skladovania energie je komplexný proces, ktorý si vyžaduje starostlivé zváženie rôznych faktorov, aby sa zabezpečila efektívna a stabilná prevádzka.

I. Prehľad rezidenčných fotovoltaických systémov na uskladnenie energie

Pred začatím nastavenia systému je nevyhnutné zmerať izolačný odpor jednosmerného prúdu medzi vstupnou svorkou FV poľa a zemou. Ak je odpor menší ako U…/30mA (U… predstavuje maximálne výstupné napätie FV poľa), je potrebné prijať dodatočné opatrenia na uzemnenie alebo izoláciu.

Medzi hlavné funkcie rezidenčných fotovoltaických systémov na uskladnenie energie patria:

• Vlastná spotrebaVyužívanie slnečnej energie na pokrytie energetických potrieb domácností.
• Zjemňovanie vrcholov a vypĺňanie údolíVyváženie spotreby energie v rôznych časových obdobiach s cieľom ušetriť náklady na energiu.
• Záložné napájanieZabezpečenie spoľahlivej energie počas výpadkov.
• Núdzový zdroj napájaniaPodpora kritických záťaží počas výpadku siete.

Proces konfigurácie zahŕňa analýzu energetických potrieb používateľov, návrh fotovoltaických a úložných systémov, výber komponentov, prípravu inštalačných plánov a načrtnutie prevádzkových a údržbárskych opatrení.

II. Analýza a plánovanie dopytu

Analýza dopytu po energii

Podrobná analýza dopytu po energii je kľúčová vrátane:

• Profilovanie zaťaženiaIdentifikácia požiadaviek na napájanie rôznych spotrebičov.
• Denná spotrebaUrčenie priemernej spotreby elektriny počas dňa a noci.
• Ceny elektrinyPochopenie tarifných štruktúr s cieľom optimalizovať systém pre úsporu nákladov.

Prípadová štúdia

• Profil používateľa:
  • Celkový pripojený výkon: 8,2 kW
  • Kritické zaťaženie: 3,6 kW
  • Denná spotreba energie: 10 kWh
  • Nočná spotreba energie: 20 kWh
• Systémový plán:
  • Nainštalujte hybridný systém fotovoltaiky a úložiska energie s dennou generáciou energie, ktorá pokrýva požiadavky na záťaž a ukladá prebytočnú energiu do batérií na nočné použitie. Sieť slúži ako doplnkový zdroj energie, keď sú fotovoltaika a úložisko energie nedostatočné.

• III. Konfigurácia systému a výber komponentov

  1. Návrh fotovoltaického systému

  • Veľkosť systémuNa základe zaťaženia používateľa 8,2 kW a dennej spotreby 30 kWh sa odporúča fotovoltaické pole s výkonom 12 kW. Toto pole dokáže vyrobiť približne 36 kWh za deň na pokrytie dopytu.
  • FV modulyVyužite 21 monokryštálových modulov s výkonom 580 Wp, čím dosiahnete inštalovaný výkon 12,18 kWp. Zabezpečte optimálne usporiadanie pre maximálne slnečné žiarenie.

  Maximálny výkon Pmax [W]	575	580	585	590	595	600
  Optimálne prevádzkové napätie Vmp [V]	43,73	43,88	44,02	44,17	44,31	44,45
  Optimálny prevádzkový prúd Imp [A]	13.15	13.22	13,29	13,36	13,43	13,50
  Napätie naprázdno Voc [V]	52,30	52,50	52,70	52,90	53,10	53,30
  Skratový prúd Isc [A]	13,89	13,95	14.01	14.07	14.13	14.19
  Účinnosť modulu [%]	22.3	22,5	22,7	22,8	23,0	23.2
  Tolerancia výstupného výkonu	0~+3%
  Teplotný koeficient maximálneho výkonu [Pmax]	-0,29 %/℃
  Teplotný koeficient napätia naprázdno [Voc]	-0,25 %/℃
  Teplotný koeficient skratového prúdu [Isc]	0,045 % / ℃
  Štandardné testovacie podmienky (STC): Intenzita svetla 1000 W/m², teplota batérie 25 ℃, kvalita vzduchu 1,5

  2. Systém skladovania energie

  • Kapacita batérieNakonfigurujte si lítium-železitý fosfátový (LiFePO4) batériový systém s kapacitou 25,6 kWh. Táto kapacita zabezpečuje dostatočnú zálohu pre kritické záťaže (3,6 kW) približne na 7 hodín počas výpadkov.
  • Batériové modulyPre vnútornú/vonkajšiu inštaláciu používajte modulárne, stohovateľné konštrukcie s krytím IP65. Každý modul má kapacitu 2,56 kWh, pričom 10 modulov tvorí kompletný systém.

  3. Výber meniča

  • Hybridný invertorPoužite 10 kW hybridný invertor s integrovanými funkciami správy fotovoltaiky a úložiska. Medzi kľúčové vlastnosti patria:
    • Maximálny FV vstup: 15 kW
    • Výkon: 10 kW pre prevádzku pripojenú k sieti aj bez nej
    • Krytie: IP65 s dobou prepínania medzi sieťou a odpojením od siete <10 ms

  4. Výber fotovoltaického kábla

  Fotovoltaické káble spájajú solárne moduly s meničom alebo zlučovacím boxom. Musia odolávať vysokým teplotám, UV žiareniu a vonkajším podmienkam.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • Jednožilový, dimenzovaný na jednosmerné napätie 1,5 kV, s vynikajúcou odolnosťou voči UV žiareniu a poveternostným vplyvom.
  • TÜV PV1-F:
    • Flexibilný, samozhášavý, so širokým teplotným rozsahom (-40 °C až +90 °C).
  • UL 4703 PV drôt:
    • Dvojito izolované, ideálne pre strešné a pozemné systémy.
  • Plávajúci solárny kábel AD8:
    • Ponorné a vodotesné, vhodné do vlhkého alebo vodného prostredia.
  • Solárny kábel s hliníkovým jadrom:
    • Ľahký a cenovo dostupný, používaný vo veľkých inštaláciách.

  5. Výber kábla na skladovanie energie

  Úložné káble spájajú batérie s meničmi. Musia zvládať vysoké prúdy, poskytovať tepelnú stabilitu a zachovávať elektrickú integritu.

  • Káble UL10269 a UL11627:
    • Tenkostenná izolovaná, samozhášacia a kompaktná.
  • Káble s XLPE izoláciou:
    • Vysoké napätie (až 1500 V DC) a tepelná odolnosť.
  • Vysokonapäťové jednosmerné káble:
    • Určené na prepojenie batériových modulov a vysokonapäťových zberníc.

  Odporúčané špecifikácie kábla

  Typ kábla	Odporúčaný model	Aplikácia
  FV kábel	EN 50618 H1Z2Z2-K	Pripojenie FV modulov k meniču.
  FV kábel	UL 4703 PV drôt	Strešné inštalácie vyžadujúce vysokú izoláciu.
  Kábel na uskladnenie energie	UL 10269, UL 11627	Kompaktné pripojenia batérií.
  Tienený úložný kábel	Kábel batérie s tienením EMI	Zníženie rušenia v citlivých systémoch.
  Vysokonapäťový kábel	Kábel s XLPE izoláciou	Vysokoprúdové pripojenia v batériových systémoch.
  Plávajúci fotovoltaický kábel	Plávajúci solárny kábel AD8	Prostredie náchylné na vodu alebo vlhké prostredie.

IV. Systémová integrácia

Integrujte fotovoltaické moduly, úložisko energie a invertory do kompletného systému:

1. FV systémNavrhnite rozloženie modulov a zabezpečte štrukturálnu bezpečnosť pomocou vhodných montážnych systémov.
2. Skladovanie energieNainštalujte modulárne batérie s riadnou integráciou BMS (systém správy batérií) pre monitorovanie v reálnom čase.
3. Hybridný invertorPripojte fotovoltaické panely a batérie k meniču pre bezproblémovú správu energie.

V. Inštalácia a údržba

Inštalácia:

• Posúdenie lokalitySkontrolujte strechy alebo terén, či sú štrukturálne kompatibilné a či sú vystavené slnečnému žiareniu.
• Inštalácia zariadeniaBezpečne namontujte FV moduly, batérie a meniče.
• Testovanie systémuOverte elektrické pripojenia a vykonajte funkčné testy.

Údržba:

• Rutinná kontrolaSkontrolujte káble, moduly a meniče, či nie sú opotrebované alebo poškodené.
• ČisteniePravidelne čistite fotovoltaické moduly, aby ste zachovali ich účinnosť.
• Vzdialené monitorovanie: Používajte softvérové ​​nástroje na sledovanie výkonu systému a optimalizáciu nastavení.

VI. Záver

Dobre navrhnutý systém fotovoltaického skladovania energie pre domácnosti prináša úspory energie, environmentálne výhody a spoľahlivosť napájania. Starostlivý výber komponentov, ako sú fotovoltaické moduly, batérie na skladovanie energie, meniče a káble, zaisťuje účinnosť a dlhú životnosť systému. Dodržiavaním správneho plánovania,

Vďaka protokolom inštalácie a údržby môžu majitelia domov maximalizovať výhody svojej investície.